JPH0478323B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料フイルタ、ことに水を排除する手
段を設けた燃料フイルタに関する。

ガソリン、ディーゼル油およびその類似物質の
ような燃料は、もしこれに水が混入すると著しく
そこなわれる。すなわち、たとえばガソリン、デ
ィーゼル油などの燃料の多くの用途、たとえば内
燃機関においては、このような燃料に水が入つて
いると非常に重大な障害となる。第１に、もちろ
ん水は燃焼性がないので、所定量の燃料からその
分だけエネルギが差し引かれる。第２に、水は寒
冷な環境下ではすぐに凍結し燃料管路を詰まらせ
る。第３に、水は汚染分を伴ない易く金属と反応
して銹を形成し易い。これらの理由およびその他
の理由から、燃料を高品質に保つためには、水が
燃料流れ系統中にまじり込むのを回避することが
非常に重要である。

燃料系統中で水をさえぎる既知手段は、たとえ
ばガソリン、ディーゼル油またはその類似物質の
ような燃料の通り抜けを許容するが水の通過に対
しては抵抗する形式のフイルタ媒体を提供するこ
とであつた。この形式のフイルタは親水性材料を
包含しており、これが水を吸収し膨張する。しか
しこの材料は親油性ではなく炭化水素類を吸収し
ない。この形式のフイルタ媒体は、その吸収膨張
が流体の通過に対してフイルタ媒体を閉じるよう
に作用するので、水の流れの阻止に有効である。

しかしながら、水吸収材フイルタ媒体のみを燃
料流れ系統中の水の通過を阻止する手段として用
いることは充分な信頼性を与えることではない。
従つて、たとえば膨張またはその他の態様で流体
の流れに対し抵抗するように反応する水吸収性フ
イルタ媒体によつて燃料流れ系統中に或る程度の
水の存在を検知した時には積極的な機械的な形式
の遮断を果たすことが非常に望ましいのである。
米国特許第4485011号明細書には、燃料フイルタ
装置に用いる形式の遮断弁が記載されている。こ
の米国特許においては、フイルタ媒体を横切る圧
力降下が或る値以下であると玉が正規位置に維持
されるが、例えばフイルタ媒体が水を吸収した時
のように上記圧力降下が増大するとこの玉が移動
するようにしてある。それからこの玉は弁閉成位
置に達してフイルタを流れる流体を阻止する。

この米国特許の基本概念は立派なもので有用で
あり、当業界における顕著な進歩を構成するもの
である。しかしながら、この米国特許に示された
構成では、圧力差によつて弁閉成位置まて動いた
後は、フイルタを通る流体の流れがなくなつた時
すなわち圧力差がもはや存在しなくなつた時には
玉がこの弁閉成位置から離れ出ることが自由であ
る。流体の流れが再び生じた時玉を弁閉成位置に
戻すまでは所定量の流体が流れることを必要と
し、このような所定量の流体の流れは水を伴なう
ので、この水がフイルタを通り燃料の流れへ混入
することとなつてしまう。

本発明はこの米国特許の基本概念の改良を目的
とするものである。詳しくは、本発明は燃料フイ
ルタ内の遮断玉の位置を制御する構造体を提供す
るにある。従つて本発明は水および粒子状混入物
質が通過するのを阻止する改良された手段を有す
る燃料フイルタを提供するにある。

このフイルタは閉鎖端部および開放端部を有す
るキヤニスタを包含する。このキヤニスタの開放
端部には板が取付けてある。この板はねじ付中央
流体出口開口と、この出口開口のまわりに円周方
向に間隔を隔てて配設した流体入口開口とを有す
る。たとえばアルミニウム、プラスチツク材料ま
たはその類似物のような堅い材料で形成した剛性
のある浸透性の管状部材をキヤニスタの中に置
く。この管状部材の第１の端部は前述の板に密封
関係で取付けられており、これによつてこの板の
流体出口開口との連通を提供している。

たわみ性のフイルタ媒体はこの剛性のある管状
部材の管状の外面のまわりに取付けてある。燃料
は燃料入口開口を通つてキヤニスタ内へ流入す
る。流入した燃料はまずフイルタ媒体を通り浸透
性の管状部材内に入り、それから前記板の出口開
口を通つてこの管状部材の頂部から出てゆくので
ある。フイルタ媒体は粒状物質を捕えらえるのに
役立つばかりでなく、本発明において用いられる
フイルタ媒体では水を吸収する特性を有し、これ
によつてフイルタを通つて水が流れてゆくことに
抵抗するのである。さらにこのフイルタ媒体は、
水が捕えられるにつれこのフイルタ媒体を通るす
べての流体の流れに対して抵抗するようになる。
すなわち、水が捕えられるにつれ、流体をフイル
タ媒体中を通すに必要な圧力差が、フイルタ媒体
によつて捕捉される水の量に直接比例する割合で
増大することがわかる。

貫通開口を有する第１のワツシヤ部材が、板の
流体出口に接続した端部とは反対側の端部におい
て管状部材の端部に同心的に取付けてある。この
ワツシヤ部材の下方すなわち流体出口とは反対の
方向には、好適にはプラスチツク部材で形成した
玉がある。この玉はワツシヤ部材のごく近くかま
たは通常これに係合する位置に保持され、キヤニ
スタの内部からワツシヤ部材を通り管状部材の内
部へと流体が流れることを妨げている。ワツシヤ
部材は薄い変形可能の材料、好適にはアルミニウ
ムで作られたものである。

環状の座部材がキヤニスタ内において、板の流
体出口開口に近くかつ流体出口開口における管状
部材の端部に接して支持されている。この環状の
座部材の下方には、流体出口開口から離れる方向
に第２のワツシヤ部材が配設してある。この第２
のワツシヤ部材は第１のワツシヤ部材と同様にこ
れを貫通する大径の開口を有している。この開口
の直径は玉の外径以下としてある。この第２のワ
ツシヤ部材もまた変形可能のものであり、充分な
圧力差が玉を横切つて生じた時この玉の通過を許
容するように変形する。

たとえばガソリンまたはディーゼル油のような
炭化水素燃料がこのフイルタ中を流れる時は、こ
の燃料はフイルタ媒体内を自由に通過するが、粒
子状の物体はこのフイルタ媒体で捕えられる。流
れる流体が実質的に全部が炭化水素燃料である限
り、このフイルタ媒体内外の圧力差が目立つて増
大することはない。しかしながら、水が燃料に混
入していると、この水はフイルタ媒体によつて捕
らえられる、すなわち吸収される。このように水
がフイルタ媒体に捕らえられることはこのフイル
タ媒体を通つて流れる流体の流れを制限すること
となる。さらに水が吸収されると、流体をフイル
タ媒体中に通すのに必要な圧力差が増大する。こ
の圧力差が所定レベル以上となると、玉の前後の
圧力差は玉が第１のワツシヤ部材を変形せしめ、
この第１のワツシヤ部材を通るに充分となる。こ
のようにして第１のワツシヤ部材を通つてしまつ
た玉は剛性の管状部材の内部に入り、この反対側
まで流れて、ここで第２のワツシヤ部材に出会う
こととなる。この第２のワツシヤ部材においても
ここに到達した玉の前後の圧力差の作用によつ
て、玉はこの第２のワツシヤ部材を変形させ、こ
こを通過して、環状の座と係合するに至る。これ
は、それ以上フイルタを通る流れを完全に阻止す
ることとなる。

本発明の顕著な改良点は、この第２のワツシヤ
部材と環状の座との間の関係にある。玉の通過を
許容せしめるようにこの第２のワツシヤ部材がゆ
がむことは、玉が環状の座に実質的に接触してい
る位置にそのまま保持されているように作用して
いる。このように、一旦玉が第１および第２のワ
ツシヤ部材を通過してしまうと、この玉は環状の
座に密接して維持され、これ以上フイルタを通ず
る流れがないように閉塞するのである。

以下本発明を、添付図面に例示したその好適な
実施例について詳述する。

図面、まず第１図には本発明の原理を採用した
フイルタが例示してある。このフイルタは、キヤ
ニスタ１０を包含する。このキヤニスタ１０は開
放上端部１２と閉鎖底端部１４とを有する。上端
部１２を閉じているのは板１６である。この板１
６はねじ付中央流体出口開口１８を有する。この
出口開口１８から離れてこれを囲んで同心円上に
配設されているのが複数の流体入口開口２０であ
る。

キヤニスタの中には剛性の流体浸透性の管状部
材２２が配置してある。この管状部材２２はたと
えばアルミニウムまたはその他の金属のような堅
い材料で形成することができる。剛性の管状部材
２２は流体が浸透できる。すなわちこの管状部材
２２は図示のように複数の小径の開口が設けてあ
る。上部部材２４は板１６の流体出口開口１８と
密封係合している。この密封係合は環状のシール
部材２６によつて果たされている。

下端部２８は複数のワツシヤ部材３０および３
２から成る第１のワツシヤ部材を収容している。
第５図に最もよく示されているように、これらの
ワツシヤ部材はそれぞれ符号３０Ａおよび３２Ａ
で示す大きな開口を包含している。

圧縮ばね３４は第１のワツシヤ３０および３２
および剛性の管状部材２２を板１６に向う方向に
付勢している。

管状部材２２の外周面にはフイルタ媒体３６が
取り囲んでいる。このフイルタ媒体３６は第４図
に示すようにひだをつけた比較的薄い板の形とす
るか、または何回か円周方向に巻回した形とする
ことができる。このフイルタ媒体３６は炭化水素
燃料の流れは通すが固形粒状物および水は遮断す
る型式のものである。水の遮断のやり方はフイル
タ媒体の種類によつて異なる。水吸収フイルタ媒
体のひとつの型式が米国特許第4787949号明細書
に例示され詳述されている。この型式のフイルタ
媒体は、水と反応して膨張してこれによつてフイ
ルタ媒体をそれ以上の流体の流れが通らないよう
に実質的に不浸透性とする物質を包含している。

管状の上部部材２４に隣接しかつ密封部材２６
に隣接して、第２のワツシヤ部材３８が配置して
ある。この第２のワツシヤ部材３８は、第１のワ
ツシヤ部材３０および３２と同様に変形可能の材
料、たとえば比較的薄いアルミニウムまたはその
他の同様な特性を有する材料のものとする。この
第２のワツシヤ部材３８は選定した内径の開口３
８Ａを有する。

フイルタの中には剛性の管状部材２２の外方で
第１のワツシヤ部材３０，３２の下方に、玉また
は球４０が配置してある。この玉４０は好適には
プラスチツク材料製のものとする。玉４０の外径
は、第１のワツシヤ部材３０および３２の開口３
０Ａ，３２Ａの正常時内径および第２のワツシヤ
３８の開口３８Ａの正常時内径よりも大きい。

流体が入口開口２０を通つてフイルタ内に流入
すると、この流体は矢印で示すようにフイルタ媒
体３８の外面へと流れてゆく。たとえばガソリ
ン、デイーゼル燃料油またはその類似物質のよう
な炭化水素燃料は、このフイルタ媒体を自由に通
り抜けて、剛性の管状部材２２の内部へと行く。
次いでこの燃料は板１６の出口開口１８を通つて
フイルタの外へ出る。フイルタ媒体３８は固形物
質を捕らえて、出口開口１８からはろ過したきれ
いな燃料が得られるようにする。キヤニスタ１０
内の燃料流の圧力は玉４０に加えられ、この玉は
第１図および第５図に示されるように第１のワツ
シヤ部材３０，３２と密封接触するように動かさ
れる。

しかしながら、燃料流中に水が混入しており、
キヤニスタ１０に流入すると、この水はフイルタ
媒体３８で捕えられる。フイルタ媒体によつて充
分な量の水が捕えられると、このフイルタ媒体を
通る流体の流れに対する抵抗が増大し、フイルタ
媒体前後の流体圧力差が増大する。この圧力差が
玉４０に作用する。従つて充分な圧力差が生ずる
と、玉４０は第１のワツシヤ部材３０および３２
を変形させて、これらワツシヤ部材の中を通り抜
ける。このように第１のワツシヤ部材３０，３２
を通り抜けた玉４０は、第２図に示されるように
第２のワツシヤ部材３８で捕えられるまで流体出
口開口１８に向けて流体流れではこばれる。圧力
差が充分にあると、玉４０はワツシヤ部材３８を
変形させてこれを貫通して、座部材２６の内面に
形成した環状の座４２に係合するに至る。このよ
うにして玉４０はそれ以上のフイルタ中の流体流
れを止めるのである。

玉がワツシヤ部材３８を通つてこれを変形させ
た後は、この玉は剛性の管状部材の内部には戻れ
ない。これは、変形したワツシヤ部材３０Ａによ
つて玉がその場に保持されるからである。このよ
うにして、流体の流れが止つて圧力差が存在しな
くなると、玉４０は座４２と直接接触しないまで
もこの近傍に維持される。その後、流体の流れが
再びフイルタ中に生ずる、玉は直ちに座４２に当
つてこの流体の流れを妨げるのである。

本発明による改良は、前述の米国特許第
4485011号とは対称的に、水の混入した燃料が少
量でもフイルタを通過することを防止するもので
ある。

玉４０がワツシヤ部材３０および３２を変形さ
せるに要するフイルタにおける圧力差の数値はい
くつかのやり方で予じめ定めることができる。す
なわちワツシヤ部材の厚さ、開口３０Ａおよび３
２Ａの直径、玉４０の直径、およびワツシヤ部材
を構成する材料の剛性が、玉がワツシヤ部材を抜
けるに要する圧力差に関係する。さらに、一旦こ
れらの因子を選定すると、所要流体圧力はワツシ
ヤ部材３０および３２を予じめ変形させることで
最終的に設定することができる。これは、玉４０
を部分的にワツシヤ部材３０および３２中に物理
的に押し入れることで第５図に示すように組付け
中に達成される。

以上本発明を、添付図面に例示したその好適な
実施例について詳述したが、本発明はこの特定の
実施例に限定されるものではなく、本発明の精神
を逸脱することなく幾多の変化変形がなし得るこ
とはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料が流れており固形物および水を除
去している状況のフイルタの縦断面図、第２図は
玉が第２のワツシヤ部材に達している中間の状況
を示すフイルタの縦断面図、第３図は第２のワツ
シヤ部材の変形によつて玉が座と接触する位置に
保持されている状況を示すフイルタの縦断面図、
第４図は半分を横断面で示す本発明フイルタの第
１図４−４線に沿う平面図、第５図は玉と第１の
ワツシヤ部材の拡大側面図、第６図は第３図の６
−６線に沿う断面図である。 １０……キヤニスタ、１２……上端部、１４…
…底端部、１６……板、１８……出口開口、２０
……入口開口、２２……管状部材、２４……上端
部、２６……シール部材、２８……下端部、３
０，３２……第１のワツシヤ部材、３４……圧縮
ばね、３６……フイルタ媒体、３８……第２のワ
ツシヤ部材、４０……玉、４２……座。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水および粒子状の汚染物質の通過を阻止する
   手段を有する燃料フイルタにおいて、閉鎖端部お
   よび開放端部を有するキヤニスタと、このキヤニ
   スタの開放端部に取付けられ中央流体出口開口と
   この出口開口から間隔を隔てた少なくともひとつ
   の流体入口開口とを有する板と、前記キヤニスタ
   内に配設されふたつの対向する端部のうち第１の
   管状の端部が前記板の流体出口開口と密封連通し
   ている剛性の流体浸透性の管状部材と、この流体
   浸透性の管状部材の管状の外面を取り囲み燃料は
   自由に通過するが水および粒子状物質の通過には
   抵抗するたわみ性のフイルタ媒体と、前記管状部
   材の他端部に同心に取付けられ貫通孔を有する薄
   い変形可能の材料で作つた第１のワツシヤ部材
   と、前記キヤニスタ内に配設され通常は燃料がフ
   イルタ内を流れる時前記第１のワツシヤ部材に係
   合し、前記第１のワツシヤ部材の内径よりも大き
   な直径で前記管状部材の下端部を閉じる玉と、前
   記板の出口開口と前記管状部材の内部との間を閉
   鎖連通し前記玉が係合した時流体の流れを閉じる
   環状の座部材と、前記環状の座部材から間隔を隔
   ててこれに隣接して同心に支持され通常前記玉の
   直径よりもわずかに小さい直径の貫通孔を有し前
   記たわみ性のフイルタ媒体間に所定流体圧力差が
   生じた時変形して前記玉を通しこの玉が前記座部
   材と係合してフイルタを通る流体の流れを阻止し
   その後流体圧の存在しない場合でも前記玉を前記
   座部材に隣接して保持するたわみ性材料製の第２
   のワツシヤ部材とを包含することを特徴とする燃
   料フイルタ。 ２ 請求項１記載の燃料フイルタにおいて、前記
   第１のワツシヤ部材が、所定流体圧力差の存在時
   に前記玉の通過を許容する形状に予じめ成形して
   あることを特徴とする燃料フイルタ。 ３ 請求項１記載の燃料フイルタにおいて、前記
   第１のワツシヤ部材が薄い金属で形成されている
   ことを特徴とする燃料フイルタ。 ４ 請求項３記載の燃料フイルタにおいて、前記
   第１のワツシヤ部材がアルミニウムで形成されて
   いることを特徴とする燃料フイルタ。 ５ 請求項１記載の燃料フイルタにおいて、前記
   第１のワツシヤ部材が複数枚の薄い変形可能のワ
   ツシヤから成ることを特徴とする燃料フイルタ。 ６ 請求項２記載の燃料フイルタにおいて、前記
   第１のワツシヤ部材が複数枚の薄い変形可能のワ
   ツシヤから成り、これらワツシヤの全部が、所定
   流体圧力差が印加された時前記玉の通過を許容す
   る形状に予じめ成形されていることを特徴とする
   燃料フイルタ。 ７ 請求項１記載の燃料フイルタにおいて、前記
   たわみ性のフイルタ媒体を、少なくとも部分的
   に、水で濡れた時流体の通過に対し実質的に不浸
   透性となる材料で形成したことを特徴とする燃料
   フイルタ。